滤波器的快速设计ppt课件

1、 实验八 RC有源滤波器 1.8.1实验目的 学习运算放大器在信号处置方面的运用 掌握RC有源滤波器的快速设计方法 1.8.2 RC有源滤波器的快速设计方法 一、滤波器的传输特性 根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。 VAVA2/VA00理想实际(a)带通 VAVA2/VA00理想实际b带阻LHLHBWBW图1 滤波器的幅频特性 VA VAVAVA2/VA2/VA00CC理想理想实际实际(a)低通b高通 二、有源滤波器设计的普通思索 理想的滤波器应在要求的频带内具有均匀而稳定的增益，在通带外那么具有无穷大的衰减。实践滤波器不能够到达这种性能，只能采用各种函数来逼近理想滤波器的频

2、率特性。 用运放和RC网络组成的有源滤波器具有许多独特的优点，本节就引见这种滤波器的快速设计方法。 关于滤波器类型的选择 常用的类型有：一、二阶滤波电路、无限增益多环反响型、压控电压源型。 级数选择 一阶滤波器可获得-6dB每倍频程-20dB每十倍频程的衰减；二阶滤波器可获得-12dB每倍频程-40dB每十倍频程的衰减。多级滤波器串接时传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。假设要获得-mdB每倍频程的衰减，那么阶数n应满足nm/6 。 对运放的要求 开环增益在80dB以上，单位增益带宽BWG23AFfH ，fH是任务频率的上限，AF是滤波通带的传输系数。 假设滤波器的输入信号很小，那么选低漂移

3、运放；对于超低频RC网络中电阻很大时，应选低漂移高输入阻抗的运放。 元器件的选择 普通设计时是给定截止频率fc、带内增益AV以及质量因数Q。对RC网络是先根据频率范围选定电容，再计算电阻。参见表1 。 表1 滤波器任务频率与电容取值的对应关系F 110Hz 10102Hz 102103Hz 110kHz10102kHz 102103kHzC2010)F 100.1)F (10.1)F (104103)pF (103102)pF (10210)p 表4.5.1中所标的频率，对低通滤波器是上限频率，对高通滤波器是下限频率，对带通滤波器和带阻滤波器是中心频率。图4.5.2 二阶RC有源低通滤波器(a

4、)压控电压源电路VCVS)(b)无限增益多路反响电路(MFB)0AiV1R1R2R2R3R3R4R1C1CCCOViVOVAVV 三、 滤波器的快速设计方法 快速设计是经过查表的方式来确定滤波器电路的组成及元件参数。 在设计滤波器时，通常给定的性能目的有截止频率fc或截止角频率c ，带内增益AV，以及滤波器的质量因数Q。对于二阶低通滤波器，通常取Q=0.707 。 知条件 呼应特性巴特沃斯或切比雪夫、电路方式VCVS或MFB、类型低通、高通、带通、带阻 、性能参数fc、AV、Q或BW)VA VAC5 . 0Q707. 0Q2Q1Q5Q10Q0图4.5.3 幅频特性与Q的关系 设计步骤 根据截止

5、频率fc从表1中选定电容C的标称值，计算参数 K:）带通、带阻FCfKFCfKC0100(100 通常使 1K10 从设计表中查出与AV对应的电容值及K1时的电阻值。再将这些电阻值乘以参数K、得电阻的设计值。 例 设计一个二阶压控电压源低通滤波器，要求截止频率fc=2kHz, 增益AV=2。 解：电路如图，运放为741。 由fc=2kHz 查表取C=0.01F 。501. 02000100FHzK 查表得AV=2 时，C1=C=0.01F； K=1时，R1=1.126k,R2=2.250k,R3=6.752k, R4=6.752k. 将以上电阻值乘以K=5 得： R1=5.63k, R2=11

6、.25k, R3=R4=33.76k0A1R2Rk3 .56k2 .11C1CF01. 023F01. 07V1564V153Rk75.334Rk75.33iVOV1.8.3 预习要求预习要求 1.RC滤波器的种类和特性。滤波器的种类和特性。 2.RC滤波器的电路组成和任务原理。滤波器的电路组成和任务原理。1.8.4 实验仪器和设备实验仪器和设备 模拟电路实验箱一个自带电源，双踪示波模拟电路实验箱一个自带电源，双踪示波器一台，万用表一只。器一台，万用表一只。1.8.5 实验内容及步骤实验内容及步骤 一、设计义务一、设计义务 运用运放设计一个截止频率为运用运放设计一个截止频率为fc、带内增益为带

7、内增益为AV、质量因数为、质量因数为Q的压控电压源型二阶的压控电压源型二阶有源滤波器。详细参数值由实验指点教师给定。有源滤波器。详细参数值由实验指点教师给定。 二、搭接电路验证所设计电路的功能，用描点法测绘二、搭接电路验证所设计电路的功能，用描点法测绘频率特性曲线，测出截止频率为频率特性曲线，测出截止频率为fc和带内增益为和带内增益为AV 。 三、撰写设计报告含详细设计过程、实验结果、器三、撰写设计报告含详细设计过程、实验结果、器材清单。材清单。 四、现场演示、检验，回答以下问题。四、现场演示、检验，回答以下问题。1.8.6 实验报告的要求实验报告的要求 提交设计报告。提交设计报告。专业班截止频率fC带内增益AV品质因数Q滤波特性1班330Hz20.707低通2班